EP3616994A1

EP3616994A1 - Kraftfahrzeugscheinwerfer mit diffraktiven optischen elementen

Info

Publication number: EP3616994A1
Application number: EP18191897.0A
Authority: EP
Inventors: Josef Gürtl
Original assignee: ZKW Group GmbH
Current assignee: ZKW Group GmbH
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2020-03-04
Also published as: EP3844027B1; EP3844027A1; CN112585031A; WO2020043391A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer (301, 501, 601, 701) mit zumindest einer Beleuchtungsformungseinheit (307, 507, 607, 707) zur Erzeugung von zumindest einer Lichtverteilung und zumindest einem Bauteil (100, 200, 300, 500, 600, 700), der diffraktive optische Elemente (105, 205, 305, 505, 605, 705) umfasst, wobei der Kraftfahrzeugscheinwerfer (301, 501, 601, 701) zumindest eine Weißlichtquelle (106, 206, 306, 506, 606, 706) umfasst, die dazu eingerichtet ist, Weißlicht in Richtung der diffraktiven optischen Elemente (105, 205, 305, 505, 605, 705) zu emittieren, die diffraktiven optischen Elemente (105, 205, 305, 505, 605, 705) dazu eingerichtet sind, das von der zumindest einen Weißlichtquelle (106, 206, 306, 506, 606, 706) emittierte Weißlicht unter Ausbildung von an dem zumindest einen Bauteil (100, 200, 300, 500, 600, 700) visuell erkennbaren Effekten zu beugen, und die diffraktiven optischen Elemente (105, 205, 305, 505, 605, 705) in einem oder mehreren für die Lichtfunktion des Kraftfahrzeugscheinwerfers (301, 501, 601, 701) nicht relevanten Bereich(en) (104, 204, 304, 504, 604, 704) ausgebildet sind, wobei der Bereich bzw. die Bereiche des zumindest einen Bauteils (100, 200, 300, 500, 600, 700), an dem die visuell erkennbaren Effekte ausgebildet werden, für einen außenstehenden Betrachter sichtbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zumindest einer Beleuchtungsformungseinheit zur Erzeugung von zumindest einer Lichtverteilung und zumindest einem Bauteil, der diffraktive optische Elemente umfasst. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, umfassend einen solchen Kraftfahrzeugscheinwerfer.
Diffraktive optische Elemente zur Erzeugung von optischen Effekten, z.B. Farbeffekten oder holografischen Effekten, sind hinlänglich bekannt und dienen häufig als Sicherheitsmerkmale zur Identifikation und Authentifizierung der Herkunft von Ausweisdokumenten, Kreditkarten, Sicherheits- und Wertdokumenten wie Banknoten und von anderen kommerziellen zu schützenden Waren wie Zigarettenpackungen oder Kosmetika bzw. sollen sie ein Kopieren, Fälschen oder eine Manipulation der vorgenannten Gegenstände erschweren oder weitestgehend verhindern. Häufig erfüllen solche diffraktiven optischen Elemente neben der Gewährleistung der Echtheit auch den Zweck, eine ansprechende dekorative Wirkung (Designwirkung) auf den Betrachter auszuüben oder diesem eine Werbebotschaft zu übermitteln.
Diffraktive optische Elemente kommen auch in der Kraftfahrzeugscheinwerfertechnik zur Anwendung. Sie finden beispielsweise in Form von diffraktiven Oberflächen Verwendung, um die Lichtfunktion des Scheinwerfers zu beeinflussen, beispielsweise um eine vorgegebene Lichtverteilung oder ein gewünschtes Ausleuchtmuster zu erzeugen, das Lichtbild (z.B. die Hell-Dunkel-Grenze) zu beeinflussen, oder Scheinwerferlinsen zu achromatisieren. Derartige Anwendungen sind beispielsweise in der DE102014118308A1 , der DE60130233T2 , der EP2372236A1 , der DE102014112937A1 , der EP0879990A1 , der EP0584545A1 und der WO2016101948A1 beschrieben.
Die letzten Jahre haben gezeigt, dass auf Kundenseite das Design für Scheinwerfer immer wichtiger und dominierender wird und sich auf die Kaufentscheidung auswirkt. Dabei ist es auch zunehmend wichtig, für Kraftfahrzeugscheinwerfer Alleinstellungsmerkmale zu schaffen, so dass diese von den Kunden als Produkt mit einer bestimmten Herkunft im Sinne eines Echtheitsmerkmals wahrgenommen werden.
Die derzeit bekannten Lösungen zum Erzielen einer Designwirkung bei Kraftfahrzeugscheinwerfern beschränken sich auf eine Varianz von Oberflächenstrukturen, welche durch Narbungen und ähnliche Verfahren erstellt werden. Für die farbliche Gestaltung werden eingefärbte Kunststoffe, Metallisierungen und teilweise Lackierungen eingesetzt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Kraftfahrzeugscheinwerfer bereitzustellen, der sich durch eine besondere und neuartige Designwirkung auf Kunden auszeichnet. Dieses Design soll nicht nur ansprechend sein, sondern als ein Alleinstellungsmerkmal wahrgenommen werden. Wesentlich ist jedoch, dass diese neuartige Designwirkung das durch die Lichtverteilung erhaltene Lichtbild nicht oder nur geringfügig beeinflussen soll. Insbesondere sollen durch das neuartige Design keine lichtformenden Effekte entstehen. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen von außen sichtbaren humanprüfbaren Plagiats-, Echtheits- und Fälschungsschutz für Kraftfahrzeugscheinwerfer bereitzustellen, so dass zur Authentifizierung keine Notwendigkeit des Ausbaus des Scheinwerfers aus dem Kraftfahrzeug oder des Zerlegens des Scheinwerfers besteht.
Diese Aufgaben werden durch einen Kraftfahrzeugscheinwerfer wie eingangs genannt dadurch gelöst, dass dieser erfindungsgemäß zumindest eine Weißlichtquelle umfasst, die dazu eingerichtet ist, Weißlicht in Richtung der diffraktiven optischen Elemente zu emittieren, die diffraktiven optischen Elemente dazu eingerichtet sind, das von der zumindest einen Weißlichtquelle emittierte Weißlicht unter Ausbildung von an dem zumindest einen Bauteil visuell erkennbaren Effekten zu beugen, und die diffraktiven optischen Elemente in einem oder mehreren für die Lichtfunktion des Kraftfahrzeugscheinwerfers nicht relevanten Bereich(en) ausgebildet sind, wobei der Bereich bzw. die Bereiche des zumindest einen Bauteils, an dem die visuell erkennbaren Effekte ausgebildet werden, für einen außenstehenden Betrachter sichtbar sind.
Dank der Erfindung werden neuartige und besonders ansprechende Designeffekte für Kraftfahrzeugscheinwerfer realisiert, die ein dekoratives Alleinstellungsmerkmal darstellen, die jedoch das durch die Lichtverteilung erhaltene Lichtbild nicht oder nur geringfügig, d.h. in einem für den Betrachter im Wesentlichen nicht wahrnehmbaren Ausmaß, beeinflussen und keine lichtformenden Eigenschaften aufweisen.
Kraftfahrzeugscheinwerfer werden von Kunden bzw. anderen Verkehrsteilnehmer oftmals als "Augen des Kraftfahrzeugs" wahrgenommen, weshalb auf das Design von Kraftfahrzeugscheinwerfern typischerweise besonderes Augenmerk gelegt wird. Die vorliegende Erfindung macht sich diese Wahrnehmung zunutze. Zum Beispiel erwecken die den erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfern innewohnenden neuartigen Designeffekte die Aufmerksamkeit eines Betrachters, insbesondere eines anderen Verkehrsteilnehmers, besonders leicht und das Kraftfahrzeug wird dadurch besser wahrgenommen, weshalb die Erfindung somit einen Sicherheitsgewinn darstellt.
Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung die Übermittlung von Werbebotschaften, z.B. wenn die visuell erkennbaren Effekte das Logo des Fahrzeugherstellers wiedergeben, sowie einen effektiven und von außen sichtbaren humanprüfbaren Plagiats-, Echtheits- und Fälschungsschutz für Kraftfahrzeugscheinwerfer, so dass zur Authentifizierung keine Notwendigkeit besteht, den Kraftfahrzeugscheinwerfer so wie bisher aus dem Kraftfahrzeug auszubauen oder zu zerlegen.
Zusammenfassend kann mit der Erfindung neben den optisch gestaltbaren Designeffekten auch ein effektiver Plagiatsschutz erreicht werden, um mögliche Nachahmungen schnell und einfach erkennen zu lassen. Es lassen sich beispielsweise insbesondere Farbeffekte sehr leicht erzielen, ohne dass es notwendig ist, den Bauteil selbst mit Farbstoffen zu versehen (z.B. mittels Lackbeschichtung oder durch Einbetten von Farbstoffen in den Bauteil).
Gemäß der Erfindung sind die diffraktiven optischen Elemente in einem oder mehreren für die Lichtfunktion des Kraftfahrzeugscheinwerfers nicht relevanten Bereich(en) des zumindest einen Bauteils ausgebildet. Der Bereich bzw. die Bereiche des zumindest einen Bauteils, an dem die visuell erkennbaren Effekte ausgebildet werden, sind jedoch für einen außenstehenden Betrachter sichtbar. Der Begriff "die diffraktiven optischen Elemente sind in einem oder mehreren für die Lichtfunktion des Kraftfahrzeugscheinwerfers nicht relevanten Bereich(en) ausgebildet" bedeutet, dass das durch die Lichtverteilung des Kraftfahrzeugscheinwerfers erhaltene Lichtbild durch die visuell erkennbaren Effekte nicht oder nur geringfügig, d.h. in einem für den Betrachter nicht wahrnehmbaren Ausmaß, beeinflusst wird. In anderen Worten ausgedrückt, weisen die diffraktiven optischen Elemente keine lichtformenden Eigenschaften in Bezug auf die eigentliche Lichtfunktion des Kraftfahrzeugscheinwerfers auf. Die durch die diffraktiven optischen Elemente durch Beugung des Weißlichts entstehenden visuell erkennbaren Effekte werden als eigenständige und von der Lichtfunktion unabhängige visuelle Effekte wahrgenommen.
Der Begriff "Weißlicht" wie hierin verwendet bezieht sich auf Licht, das für den menschlichen Betrachter als weiß erscheint.
Der Begriff "Kraftfahrzeug" (KFZ) wie hierin verwendet bezieht sich auf ein- oder mehrspurige motorisierte landgebundene Fahrzeuge wie Motorräder, PKWs, LKWs und dergleichen.
Zweckmäßigerweise ist der erfindungsgemäße Kraftfahrzeugscheinwerfer nach an sich bekannten Scheinwerferbauprinzipien aufgebaut und umfasst ein Gehäuse mit einer Lichtaustrittsöffnung, die mit einer Streuscheibe bzw. einer Abdeckscheibe verdeckt ist. Moderne Kraftfahrzeugscheinwerfer weisen häufig mehrere Lichtmodule auf, die für sich genommen oder im Zusammenwirken einzelne Lichtfunktionen übernehmen können. Diese Lichtmodule sind häufig in unmittelbarer Nähe zueinander in im Scheinwerfergehäuse angeordnet.
Bei einer Variante hat der Kraftfahrzeugscheinwerfer die Form eines Frontscheinwerfers. Der Aufbau eines Frontscheinwerfers ist dem einschlägigen Fachmann bekannt. Frontscheinwerfer umfassen häufig mehrere Lichtmodule, z.B. eine Tagfahrlichteinheit, eine Abblendlichteinheit, eine Fernlichteinheit, eine Blinklichteinheit etc. Dementsprechend können die jeweiligen Lichtmodule des Frontscheinwerfers die Lichtverteilung eines Abblendlichts, eines Fernlichts, eines Tagfahrlichts, eines Blinklichts usw. bilden. Ein erfindungsgemäßer Frontscheinwerfer umfasst daher neben den an sich bekannten Lichtmodulen noch die Merkmale gemäß der Erfindung.
Bei einer anderen Variante hat der Kraftfahrzeugscheinwerfer die Form einer Heckleuchte. Der Aufbau einer Heckleuchte ist dem einschlägigen Fachmann bekannt. Heckleuchten umfassen häufig mehrere Lichtmodule, z.B. eine Rücklichteinheit, eine Bremslichteinheit, eine Blinklichteinheit etc. Dementsprechend können die jeweiligen Lichtmodule der Heckleuchte die Lichtverteilung eines Rücklichts, eines Bremslichts, eines Blinklichts usw. bilden. Eine erfindungsgemäße Heckleuchte umfasst daher neben den an sich bekannten Lichtmodulen noch die Merkmale gemäß der Erfindung.
Bei bestimmten Varianten ist der zumindest eine Bauteil, der die diffraktiven optischen Elemente umfasst, ein Kunststoffbauteil, welcher gegebenenfalls zumindest bereichsweise mit einer reflexionserhöhenden Beschichtung versehen ist. Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung liegen die diffraktiven optischen Elemente in Form von diffraktiven Nanostrukturen vor, die in Bereichen der Oberfläche des Kunststoffbauteils eingeformt oder eingeprägt sind, wobei der Kunststoffbauteil gegebenenfalls zumindest bereichsweise mit einer reflexionserhöhenden Beschichtung versehen ist. Verfahren zum Einprägen oder Einformen von diffraktiven Nanostrukturen sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Beispielsweise können diffraktive Nanostrukturen mittels Spritzgussverfahren unter Verwendung von Werkzeugeinsätzen mit Nanostruktur, Imprintverfahren zur Übertragung der Nanostruktur auf den Kunststoffbauteil mittels Stempel oder mittels Nanostruktureintrag durch ein Heißprägeverfahren in die Oberflächenbereiche des Kunststoffbauteils eingeformt oder eingeprägt werden. Das Spritzgussverfahren ist besonders vorteilhaft, weil es sowohl für transparente Kunststoffbauteile als auch für solche, die noch mit einer reflexionserhöhenden Beschichtung versehen werden (z.B. Reflektoren), eingesetzt werden kann.
Bei bestimmten Kunststoffbauteilen des Kraftfahrzeugscheinwerfers wie z.B. Reflektoren oder (Design)Blenden, kann es vorgesehen sein, dass der Kunststoffbauteil, der die diffraktiven optischen Elemente aufweist, zumindest bereichsweise mit einer reflexionserhöhenden Beschichtung versehen ist. Bei Reflektoren handelt es sich typischerweise um eine Metallbeschichtung, die durch Bedampfen der Kunststoffoberfläche nach gängiger Art und Weise hergestellt wird. Bei Varianten, wo die diffraktiven optischen Elemente in Form von diffraktiven Nanostrukturen vorliegen, die in Bereichen der Oberfläche des Kunststoffbauteils, z.B. durch Spritzguss oder mittels Imprintverfahren, eingeformt oder eingeprägt sind, erfolgt das Aufbringen der reflexionserhöhenden Beschichtung sinngemäß nach dem Einformen bzw. Einprägen der diffraktiven Nanostrukturen.
Bei anderen Varianten können die diffraktiven optischen Elemente auf einer flexiblen Trägerschicht aufgebracht oder in diese eingeprägt sein oder mit einer Dünnschichtanordnung kombiniert sein, wobei die flexible Trägerschicht bzw. die Dünnschichtanordnung auf dem einen oder den mehreren für die Lichtfunktion des Kraftfahrzeugscheinwerfers nicht relevanten Bereich(en) des zumindest einen Bauteils aufgebracht wird. Diese Varianten eignen sich vorzugsweise für diejenigen Bauteile des Kraftfahrzeugscheinewerfers, die nicht aus Kunststoff gefertigt sind und/oder die keine Lichtfunktion erfüllen, z.B. Designblenden. Bei bestimmten Beispielen können die diffraktiven optischen Elemente in Form von diffraktiven Nanostrukturen vorliegen, die auf der Oberfläche der flexiblen Trägerschicht eingeprägt sind. Bei anderen Beispielen können sie in der Dünnschichtanordnung eingebettet sein (z.b. als diffraktive Zwischenschicht). Ferner sind auch komplexere diffraktive Strukturen denkbar, beispielsweise diffraktive (Nano)Strukturen in Form von (computergenerierten) holografischen Elementen (Hologramm). Beispielsweise können bei diesen Varianten diffraktive optische Elemente wie diffraktive Nanostrukturen auf flexiblen Trägerschichten, z.B. durch Abformen eines flexiblen Material mittels eines nanostrukturierten Masters, aufgebracht werden; die so erhaltenen flexiblen folienförmigen Trägerschichten mit den darauf eingeformten diffraktiven optischen Elementen werden anschließend auf den für die Lichtfunktion des Kraftfahrzeugscheinwerfers nicht relevanten Bereich(en) des zumindest einen Bauteils aufgebracht werden, z.B. durch Kleben.
Die durch Beugung des Weißlichts durch die diffraktiven optischen Elemente ausgebildeten visuell erkennbaren Effekte können insbesondere Farbeffekte sein, z.B. statische Farbeffekte, , vom Betrachtungswinkel bzw. richtungsabhängige Farbeffekte (z.B. räumlich vor- und/oder zurückspringende Farbeffekte), schillernde Strukturen, Regenbogeneffekte (z.B. wie sie bei CD- oder DVD-Oberflächen bekannt sind), 3D-Farbeffekte wie z.b. holografische Effekte oder farbliche Hologramme (z.B. wie sie bei Banknoten oder Kreditkarten bekannt sind) oder einen zeitlich veränderbaren Farbeindruck durch Variieren der Intensität der Weißlichtquelle.
Vorzugsweise weisen die diffraktiven optischen Elemente wenigstens eine Freiformfläche auf, und die ausgebildeten visuell erkennbaren Effekte sind für einen Betrachter als die wenigstens eine Freiformfläche erkennbar. Diese wenigstens eine Freiformfläche kann vorzugsweise aus der Gruppe bestehend aus einer geometrischen Figur, eines alphanumerischen Zeichens (z.B. Logo) und/oder eines sonstigen gestalterischen Objekts wie z.B. eines Musters ausgewählt. Die auf dem zumindest einen Bauteil visuell erkennbaren Effekten werden von einem Betrachter dann als eine solche wenigstens eine Freiformfläche wahrgenommen, z.B. als farbliches Logo oder als farbliches Muster. Hat die Freiformfläche beispielsweise die Form des Firmenlogos des KFZ-Herstellers, dann können die generierten optischen Effekte eine Werbebotschaft übermitteln und gleichzeitig einen effektiven Plagiatsschutz darstellen.
Der zumindest eine Bauteil, der die diffraktiven optischen Elemente umfasst, kann aus der Gruppe bestehend aus Lichtleitern, transparenten Streu- oder Abdeckscheiben, Blenden, Abbildungsoptiken wie Linsen, Linsenanordnungen oder Dickwandoptiken, Reflektoren und/oder Abdeckungen mit reflexionserhöhender Beschichtung ausgewählt sein.
Bei einer ersten Variante ist die zumindest eine Weißlichtquelle gleichzeitig eine Lichtquelle der Beleuchtungsformungseinheit, wobei bei eingeschalteter Lichtverteilung die an dem zumindest einen Bauteil visuell erkennbaren Effekte für einen Betrachter von der Lichtverteilung unterscheidbar wahrnehmbar sind. Beispielsweise handelt es sich bei den visuell erkennbaren Effekten um farbliche Muster oder um ein farbliches Logo, welches sich von der Lichtverteilung des Scheinwerfers farblich unterscheidet.
Bei einer anderen Variante ist die zumindest eine Weißlichtquelle eine eigenständige und von der Lichtquelle der Beleuchtungsformungseinheit unabhängige Lichtquelle. Die eigenständige Weißlichtquelle ist in diesem Fall unabhängig von der Lichtquelle der Beleuchtungsformungseinheit ansteuerbar.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der zumindest eine Bauteil, der die diffraktiven optischen Elemente umfasst, eine Dickwandoptik mit einer Lichteintrittsfläche, einer Lichtaustrittsfläche und einer totalreflektierenden Mantelfläche ist, wobei die diffraktiven optischen Elemente auf der totalreflektierenden Mantelfläche angeordnet und/oder in diese eingebettet sind. Die diffraktiven optischen Elemente, beispielsweise diffraktive Nanostrukturen, können wie oben beschrieben in die Mantelfläche der Dickwandoptik, die üblicherweise aus Kunststoff gefertigt ist, mittels Spritzguss oder Imprint eingeformt werden. Vorzugsweise sind die diffraktiven optischen Elemente in den, bezogen auf den eingebauten Zustand des Kraftfahrzeugscheinwerfers im Kraftfahrzeug, seitlichen Bereichen der Mantelfläche angeordnet, da dadurch keine bzw. nur eine äußerst geringe Beeinflussung des Lichtbilds des Kraftfahrzeugscheinwerfers erfolgt und die durch die Lichtbeugung des Weißlichts an den diffraktiven optischen Elementen entstehenden visuell erkennbaren Effekte für einen außenstehenden Betrachter (z.B. andere Verkehrsteilnehmer) sehr gut sichtbar sind.
Bei einer ersten Variante dieser Ausführungsform, die hinsichtlich einer Dickwandoptik aus Gründen der einfachen bautechnischen Realisierung bevorzugt ist, ist die zumindest eine Weißlichtquelle gleichzeitig eine Lichtquelle der Beleuchtungsformungseinheit, wobei bei eingeschalteter Lichtverteilung die an der Dickwandoptik visuell erkennbaren Effekte für einen Betrachter von der Lichtverteilung unterscheidbar wahrnehmbar sind, z.B. als farbliches Muster oder Logo. Die Lichtquelle der Beleuchtungsformungseinheit kann beispielsweise eine LED in Verbindung mit einem Lichtleiter sein (siehe hierzu auch weiter unten Fig. 1 und Fig. 2).
Bei einer alternativen Variante dieser, eine Dickwandoptik vorsehenden Ausführungsform, ist die zumindest eine Weißlichtquelle eine eigenständige und von der Lichtquelle der Beleuchtungsformungseinheit unabhängige Lichtquelle. Diese Variante ist aufgrund der zusätzlichen Weißlichtquelle konstruktiv aufwändiger, ermöglicht jedoch von der Lichtfunktion des Kraftfahrzeugscheinwerfers unabhängige optische Effekte: beispielsweise kann bei Inbetriebnahme des Kraftfahrzeug zuerst die Weißlichtquelle eingeschaltet werden, wodurch zunächst die durch Lichtbeugung an den diffraktiven optischen Elementen entstehenden optisch erkennbaren Effekte (z.B. ein farbiges Muster) auf der Mantelfläche der Dickwandoptik erscheinen, bevor die eigentliche Lichtfunktion des Kraftfahrzeugscheinwerfers hochgedimmt wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der zumindest eine Bauteil, der die diffraktiven optischen Elemente umfasst, ein Reflektor eines Fernlichtmoduls bzw. eines Abblendlichtmoduls, wobei die diffraktiven optischen Elemente auf lichttechnisch nicht relevanten Bereichen des Reflektors angeordnet sind. Reflektoren sind typischerweise aus Kunststoff gefertigt und mit einer reflexionserhöhenden Beschichtung versehen (z.B. mit einer Metallschicht bedampft). Bei dem Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß dieser Ausführungsform handelt es sich insbesondere um einen Kraftfahrzeugfrontscheinwerfer.
Bei einer ersten Variante dieser Ausführungsform, die hinsichtlich eines Reflektors aus Gründen der einfachen bautechnischen Realisierung bevorzugt ist, ist die zumindest eine Weißlichtquelle gleichzeitig eine Lichtquelle der Beleuchtungsformungseinheit, wobei bei eingeschalteter Lichtverteilung die am Reflektor visuell erkennbaren Effekte für einen Betrachter von der Lichtverteilung unterscheidbar wahrnehmbar sind, z.B. als farbliches Muster oder Logo. Die Lichtfunktion (Abblendlicht bzw. Fernlicht) wird dabei nicht bzw. nur geringfügig beeinflusst. Die Lichtquelle der Beleuchtungsformungseinheit kann beispielsweise eine LED sein (siehe hierzu auch weiter unten Fig. 3).
Bei einer alternativen Variante dieser, einen Reflektor vorsehenden Ausführungsform, ist die zumindest eine Weißlichtquelle eine eigenständige und von der Lichtquelle der Beleuchtungsformungseinheit unabhängige Lichtquelle. Diese Variante ist aufgrund der zusätzlichen Weißlichtquelle konstruktiv aufwändiger, ermöglicht jedoch von der Lichtfunktion des Kraftfahrzeugscheinwerfers unabhängige optische Effekte: beispielsweise kann bei Inbetriebnahme des Kraftfahrzeug zuerst die Weißlichtquelle eingeschalten, wodurch zunächst die durch Lichtbeugung an den diffraktiven optischen Elementen entstehenden optisch erkennbaren Effekte (z.B. ein farbiges Muster) auf der Reflektoroberfläche erscheinen, bevor die eigentliche Lichtfunktion des Kraftfahrzeugscheinwerfers hochgedimmt wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der zumindest eine Bauteil, der die diffraktiven optischen Elemente umfasst, eine Blende oder eine Designblende (siehe hierzu auch weiter unten Fig. 4.).Die Blende oder Designblende kann bei bestimmten Varianten zumindest bereichsweise mit einer reflexionserhöhenden Beschichtung versehen sein; beispielsweise kann die Blendenoberfläche metallisiert (Aluminium, verchromt) sein.
Bei weiteren Ausführungsformen kann der zumindest eine Bauteil eine Abdeckscheibe bzw. eine Streuscheibe oder eine Projektionslinse sein, wobei die diffraktiven optischen Elemente auch bei diesen Bauteilen auf für die Lichtfunktion des Scheinwerfers nicht relevanten bzw. nicht störenden Bereichen angeordnet sind.
Bei bestimmten Varianten kann die zumindest eine Weißlichtquelle eine LED, eine LED verbunden mit einem Lichtleiter oder eine Laserlichtquelle sein. Bei anderen Varianten kann die zumindest eine Weißlichtquelle aus mehreren LEDs oder Laserlichtquellen zusammengesetzt sein, die verschiedene Farben zur Erzeugung von Weißlicht durch additive Farbmischung aufweisen. Bei wiederum anderen Varianten kann die Weißlichtquelle aus einer oder mehreren Laserlichtquellen zusammengesetzt sein, wobei die einen oder mehreren Laserlichtquellen nicht sichtbares Licht (z.B. UV-Licht) oder blaues Licht emittieren, und wobei im Strahlengang zur Erzeugung von Weißlicht ein Konversionselement angeordnet ist, welches zumindest einen Teil des nicht sichtbaren Lichts oder des blauen Lichts in Weißlicht konvertiert.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, das zumindest einen erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wie hierin geoffenbart umfasst.
Die hierin beschriebene Kombination aus optisch diffraktiven Elementen und einer Weißlichtquelle kann auch außerhalb der Kraftfahrzeugscheinwerfer an einem Außenbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sein, insbesondere an der Fahrzeugvorderfront wie z.B. am Kühlergrill des Kraftfahrzeugs. Diese Weiterbildung der Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des zumindest einen Kraftfahrzeugscheinwerfers an zumindest einem Außenbereich des Kraftfahrzeugs, vorzugsweise an der Kraftfahrzeugvorderfront, zumindest eine Weißlichtquelle und diffraktive optische Elemente angeordnet sind, wobei die zumindest eine Weißlichtquelle dazu eingerichtet ist, Weißlicht in Richtung der diffraktiven optischen Elemente zu emittieren, die diffraktiven optischen Elemente dazu eingerichtet sind, das von der zumindest einen Weißlichtquelle emittierte Weißlicht unter Ausbildung von an dem Außenbereich des Kraftfahrzeugs visuell erkennbaren Effekten zu beugen, und der Außenbereich des Kraftfahrzeugs, an dem die visuell erkennbaren Effekte ausgebildet werden, für einen außenstehenden Betrachter sichtbar ist. Diese an einem Außenbereich des Kraftfahrzeugs außerhalb der Kraftfahrzeugscheinwerfer angeordnete zumindest eine Weißlichtquelle ist eine eigenständige, d.h. von den Lichtquellen des/der Kraftfahrzeugscheinerwerfer unabhängige, und separat ansteuerbare Weißlichtquelle. Die Weißlichtquelle bzw. die diffraktiven optischen Elemente können wie hierin beschrieben ausbildet sein. Das Vorsehen von diffraktiven optischen Elementen in Kombination mit einer Weißlichtquelle an einem Außenbereich des Kraftfahrzeugs außerhalb des/der Kraftfahrzeugscheinwerfer und zusätzlich zu dem (den) erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer(n), kann in der Gesamtheit betrachtet eine besonders ansprechende Designwirkung auf einen Betrachter haben und ein Alleinstellungsmerkmal mit hohem Wiedererkennungswert schaffen; beispielsweise wenn diese visuell erkennbaren Effekte an der Kraftfahrzeugvorderfront, z.B. am Kühlergrill, sowie in den beiden Frontscheinwerfern gleichzeitig induziert werden.
Die Erfindung samt weiterer Vorzüge wird im Folgenden anhand von nicht einschränkenden Beispielen und beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben, wobei die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Dickwandoptik mit diffraktiven optischen Elementen, zum Einbau in einen Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß der Erfindung,
Fig. 2 zeigt die Dickwandoptik aus Fig. 1 in Seitenansicht in Kombination mit einer Weißlichtquelle in Form einer LED verbunden mit einem Lichtleiter,
Fig. 3 zeigte eine perspektivische Ansicht eines Reflektors für ein Fernlicht bzw. für ein Abblendlicht mit diffraktiven optischen Elementen und einer Weißlichtquelle in Form einer LED, zum Einbau in einen Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß der Erfindung,
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugscheinwerfers in Vorderansicht, mit diffraktiven optischen Elementen, die auf Designblenden angeordnet sind, sowie mit einer Weißlichtquelle,
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Variante eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfers in Vorderansicht, mit diffraktiven optischen Elementen, die auf einer Streu- bzw. Abdeckscheibe angeordnet sind,
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Variante eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfers in Vorderansicht, mit diffraktiven optischen Elementen, die auf einer Streu- bzw. Abdeckscheibe angeordnet sind,
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugscheinwerfers in Vorderansicht, mit diffraktiven optischen Elementen, die auf Projektionslinsen angeordnet sind, und
Fig. 8 zeigt eine Detailansicht einer Kraftfahrzeugvorderfront mit einem Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß der Erfindung in Kombination mit weiteren Weißlichtquellen und diffraktiven optischen Elementen, die an der Fahrzeugvorderfront angeordnet sind.

Es versteht sich, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich der Illustration dienen und nicht als für die Erfindung einschränkend aufzufassen sind; vielmehr fallen unter den Schutzbereich der Erfindung sämtliche Ausgestaltungen, die der Fachmann anhand der Beschreibung finden kann, wobei der Schutzbereich durch die Ansprüche festgelegt ist.
In den Figuren werden für gleiche oder vergleichbare Elemente zum Zwecke der einfacheren Erläuterung und Darstellung gleiche Bezugszeichen verwendet. Die in den Ansprüchen verwendeten Bezugszeichen sollen ferner lediglich die Lesbarkeit der Ansprüche und das Verständnis der Erfindung erleichtern und haben keinesfalls einen den Schutzumfang der Erfindung beeinträchtigenden Charakter.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Dickwandoptik 100 für bzw. zum Einbau in einen Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß der Erfindung. Fig. 2 zeigt die Dickwandoptik 100 aus Fig. 1 in Seitenansicht in Kombination mit einer Weißlichtquelle 106 in Form einer (nicht im Detail dargestellten) LED verbunden mit einem Lichtleiter. Die Dickwandoptik 100, die in Fig. 1 und Fig. 2 in einer Orientierung wie im eingebauten Zustand des Kraftfahrzeugscheinwerfers im Kraftfahrzeug dargestellt ist, weist eine Lichteintrittsfläche 101, eine Lichtaustrittsfläche 102 und eine totalreflektierenden Mantelfläche 103 auf. In einem seitlichen Bereich 104 der Mantelfläche 103 sind diffraktive optische Elemente 105 in Form von Freiformflächen (hier beispielhaft Streifen und ein Logo) angeordnet. Die diffraktiven optischen Elemente 105 können beispielsweise als diffraktive Nanostrukturen wie oben im Detail beschrieben ausgebildet sein. Hierfür können sie, wie ebenfalls oben in der Beschreibung im Detail beschrieben, in die Mantelfläche 103 der im gezeigten Beispiel aus Kunststoff gefertigten Dickwandoptik 100 eingeformt oder eingeprägt sein, z.B. mittels Spritzguss oder Imprint.
Die Weißlichtquelle 106, im Beispiel eine LED in Kombination mit einem Lichtleiter, die auch gleichzeitig eine Lichtquelle der Beleuchtungsformungseinheit (z.B. Abblendlichtmodul oder Fernlichtmodul) des Kraftfahrzeugscheinwerfer ist, emittiert das Weißlicht in Richtung der diffraktiven optischen Elemente 105. Das auf die diffraktiven optischen Elemente 105 auftreffende Weißlicht wird unter Ausbildung visuell erkennbarer Effekte, insbesondere in Form von für einen Betrachter sichtbaren Farbeffekten, gebeugt. In Fig. 2 ist die Lichtbeugung durch Pfeile, die sich von den diffraktiven optischen Elementen 105 weg erstrecken, schematisch dargestellt; die sich horizontal erstreckenden Pfeile 107 symbolisieren die Abstrahlrichtung des von der Weißlichtquelle 106 emittierten Lichts, das die Lichtverteilung des Scheinwerfers ausbildet. Durch das Einformen oder Einprägen der diffraktiven optischen Elemente 105 in den seitlichen Bereichen 104 der Mantelfläche 103 erfolgt keine bzw. nur eine äußerst geringe Beeinflussung des Lichtbilds des Kraftfahrzeugscheinwerfers. Außerdem sind die durch die Lichtbeugung des Weißlichts an den diffraktiven optischen Elementen 105 an dieser Position entstehenden visuell erkennbaren Effekte für einen außenstehenden Betrachter (z.B. andere Verkehrsteilnehmer) sehr gut sichtbar.
Fig. 3 zeigte eine perspektivische Ansicht eines Reflektors 200 für ein Fernlicht bzw. für ein Abblendlicht mit diffraktiven optischen Elementen 205 und einer Weißlichtquelle 206 in Form einer LED, für bzw. zum Einbau in einen Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß der Erfindung. Das durch die Weißlichtquelle 206 emittierte Licht wird nach hinlänglich bekannter Art auf der Reflektoroberfläche 203 reflektiert. Die Reflektoroberfläche 203 ist hierfür mit einer reflexionserhöhenden Beschichtung, z.B. einer Metallbeschichung, versehen. In jenen Bereichen 204 der Reflektoroberfläche 203, die für die Lichtreflexion des Reflektors keine oder nur eine untergeordnete Rolle spielen und somit die Lichtfunktion des Kraftfahrzeugscheinwerfers nicht beeinträchtigen, sind diffraktive optische Elemente 205 in Form von Freiformflächen (hier beispielhaft Streifen und ein Logo) angeordnet. Die diffraktiven optischen Elemente 205 können beispielsweise als diffraktive Nanostrukturen wie oben im Detail beschrieben ausgebildet sein. Hierfür können sie, wie ebenfalls oben in der Beschreibung im Detail beschrieben, bei der Herstellung des normalerweise aus Kunststoff gefertigten Reflektors 200 in die Reflektoroberfläche 203 eingeformt oder eingeprägt werden, z.B. mittels Spritzguss oder Imprint. Anschließend wird die Reflektoroberfläche 203 noch nach an sich bekannter Weise mit einer reflexionserhöhenden Beschichtung versehen, z.B. mit Metall bedampft.
Die Weißlichtquelle 206, die auch gleichzeitig eine Lichtquelle der Beleuchtungsformungseinheit (z.B. Abblendlichtmodul oder Fernlichtmodul) des Kraftfahrzeugscheinwerfer ist, emittiert das Weißlicht auch in Richtung der diffraktiven optischen Elemente 205 in den lichttechnisch nicht relevanten Bereichen 204 der Reflektoroberfläche 203. Das auf die diffraktiven optischen Elemente 205 auftreffende Weißlicht wird unter Ausbildung visuell erkennbarer Effekte, insbesondere in Form von für einen Betrachter sichtbaren Farbeffekten, gebeugt. In Fig. 3 ist die Lichtbeugung durch Pfeile, die sich von den diffraktiven optischen Elementen 205 weg erstrecken, schematisch dargestellt; ebenso durch Pfeile 207 dargestellt sind die für die Lichtverteilung des Scheinwerfers am Reflektor reflektierten Lichtstrahlen. Durch das Einformen oder Einprägen der diffraktiven optischen Elemente 205 in lichttechnisch nicht relevanten Bereiche 204 der Reflektoroberfläche 203 erfolgt keine bzw. nur eine äußerst geringe Beeinflussung des Lichtbilds des Kraftfahrzeugscheinwerfers. Außerdem sind die durch die Lichtbeugung des Weißlichts an den diffraktiven optischen Elementen 205 an dieser Position entstehenden visuell erkennbaren Effekte für einen außenstehenden Betrachter (z.B. andere Verkehrsteilnehmer) sehr gut sichtbar und von der Lichtverteilung unterscheidbar wahrnehmbar.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugscheinwerfers 301, genauer gesagt eines Kraftfahrzeugfrontscheinwerfers 301, gemäß der Erfindung in Vorderansicht. Der Kraftfahrzeugscheinwerfer 301 umfasst im gezeigten Beispiel zwei Beleuchtungsformungseinheiten in Form von Lichtmodulen 307 sowie eine Designblende 300 mit einer Designblendenoberfläche 303. Auf Bereichen 304 der Designblende 300 sind diffraktive optische Elemente 305 in Form von Freiformflächen (hier beispielhaft Streifen und ein Logo) angeordnet. Die Designblende trägt im Kraftfahrzeugscheinwerfers 301 nicht zur Lichtfunktion bei, sondern besitzt eine reine Designfunktion.
Die diffraktiven optischen Elemente 305 können beispielsweise als diffraktive Nanostrukturen wie oben im Detail beschrieben ausgebildet sein. Hierfür können sie, wie ebenfalls oben in der Beschreibung im Detail beschrieben, bei der Herstellung einer aus Kunststoff gefertigten Designblende 300 in die Designblendenoberfläche 303 eingeformt oder eingeprägt werden, z.B. mittels Spritzguss oder Imprint. Anschließend kann die Designblendenoberfläche 303 noch nach an sich bekannter Weise metallisiert (z.B. verchromt) werden, um der Blende ein hochglänzendes Erscheinungsbild zu verleihen.
Alternativ können die diffraktiven optischen Elemente 305 aber auch wie oben in der Beschreibung im Detail beschrieben ist und worauf an dieser Stelle verwiesen wird, auf einer flexiblen Trägerschicht, z.B. in Form einer Folie, aufgebracht oder in diese eingeprägt sein oder mit einer Dünnschichtanordnung kombiniert sein. Diese Alternative bietet sich dann an, wenn die Designblende 300 nicht aus Kunststoff gefertigt ist. Die flexiblen folienförmigen Trägerschichten mit den diffraktiven optischen Elementen können anschließend auf der Oberfläche 303 der Designblende 300 in den Bereichen 304 aufgebracht werden, z.B. durch Kleben.
Im Kraftfahrzeugscheinwerfer 301 ist ferner eine Weißlichtquelle 306 angeordnet. Die Weißlichtquelle 306 ist eine eigenständige und von den Lichtquellen der Lichtmodule 307 unabhängige Lichtquelle. Die Weißlichtquelle 306 emittiert das Weißlicht in Richtung der auf der Designblendenoberfläche 303 angeordneten diffraktiven optischen Elemente 305. Das auf die diffraktiven optischen Elemente 305 auftreffende Weißlicht wird unter Ausbildung visuell erkennbarer Effekte, insbesondere in Form von für einen Betrachter sichtbaren Farbeffekten, gebeugt. In Fig. 4 ist die Lichtbeugung durch Pfeile, die sich von den diffraktiven optischen Elementen 305 weg erstrecken, schematisch dargestellt. Die ausgebildeten visuell erkennbaren Effekte können durch die eigenständig ansteuerbare Weißlichtquelle 306 auch dann induziert werden, wenn die Lichtmodule 307 nicht in Betrieb sind. Durch die Anordnung der diffraktiven optischen Elemente 305 auf der Oberfläche 303 der für die Lichtfunktion irrelevanten Designblende 300 erfolgt keine Beeinflussung des Lichtbilds des Kraftfahrzeugscheinwerfers 301. Außerdem sind die durch die Lichtbeugung des Weißlichts an den diffraktiven optischen Elementen 305 an der Designblende 300 bzw. an der Designblendenoberfläche 303 entstehenden visuell erkennbaren Effekte für einen außenstehenden Betrachter (z.B. andere Verkehrsteilnehmer) sehr gut sichtbar und auch bei eingeschalteter Lichtverteilung unterscheidbar wahrnehmbar.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Variante eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfers 501 in Vorderansicht, mit diffraktiven optischen Elementen 505, die auf einer Streu- bzw. Abdeckscheibe 500 des Kraftfahrzeugscheinwerfers 501 angeordnet sind.
Der Kraftfahrzeugscheinwerfer 501 umfasst im gezeigten Beispiel zwei Beleuchtungsformungseinheiten in Form von Lichtmodulen 507 (z.B. Abblendlichtmodul oder Fernlichtmodul), die nach an sich bekannter Bauweise in einem Gehäuse 502 mit einer Lichtaustrittsöffnung 503 untergebracht sind. Die Lichtaustrittsöffnung 503 ist mit der Streu- bzw. Abdeckscheibe 500 verdeckt.
In jenen Bereichen 504 der Streu- bzw. Abdeckscheibe 500, welche die Lichtfunktion des Kraftfahrzeugscheinwerfers nicht beeinträchtigen, sind diffraktive optische Elemente 505 in Form von Freiformflächen (hier beispielhaft in Form eines Logos dargestellt) angeordnet. Die diffraktiven optischen Elemente 505 können beispielsweise als diffraktive Nanostrukturen wie oben im Detail beschrieben ausgebildet sein. Hierfür können sie, wie ebenfalls oben in der Beschreibung im Detail beschrieben, bei der Herstellung der normalerweise aus Kunststoff gefertigten Streu- bzw. Abdeckscheibe 500 in deren Oberfläche eingeformt oder eingeprägt werden, z.B. mittels Spritzguss oder Imprint.
Im Kraftfahrzeugscheinwerfer 501 ist ferner eine Weißlichtquelle 506 angeordnet. Die Weißlichtquelle 506 ist eine eigenständige und von den Lichtquellen der Lichtmodule 507 unabhängige Lichtquelle. Die Weißlichtquelle 506 emittiert das Weißlicht in Richtung der auf den Bereichen 503 der Streu- bzw. Abdeckscheibe 500 angeordneten diffraktiven optischen Elemente 505. Das auf die diffraktiven optischen Elemente 505 auftreffende Weißlicht wird unter Ausbildung visuell erkennbarer Effekte, insbesondere in Form von für einen Betrachter sichtbaren Farbeffekten, gebeugt. In Fig. 5 ist die Lichtbeugung durch Pfeile, die sich von den diffraktiven optischen Elementen 505 weg erstrecken, schematisch dargestellt. Die ausgebildeten visuell erkennbaren Effekte können durch die eigenständig ansteuerbare Weißlichtquelle 506 auch dann induziert werden, wenn die Lichtmodule 507 nicht in Betrieb sind. Durch die Anordnung der diffraktiven optischen Elemente 505 in den Bereichen 503 erfolgt keine Beeinflussung des Lichtbilds des Kraftfahrzeugscheinwerfers 501. Außerdem sind die durch die Lichtbeugung des Weißlichts an den diffraktiven optischen Elementen 505 an der Streu- bzw. Abdeckscheibe 500 bzw. an den Bereichen 503 entstehenden visuell erkennbaren Effekte für einen außenstehenden Betrachter (z.B. andere Verkehrsteilnehmer) sehr gut sichtbar und auch bei eingeschalteter Lichtverteilung unterscheidbar wahrnehmbar.
Fig. 6 ist eine Abwandlung der in Fig. 5 dargestellten Variante und zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Variante eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfers 601 in Vorderansicht, mit diffraktiven optischen Elementen 605, die auf einer Streu- bzw. Abdeckscheibe 600 des Kraftfahrzeugscheinwerfers 601 angeordnet sind.
Der Kraftfahrzeugscheinwerfer 601 umfasst im gezeigten Beispiel zwei Beleuchtungsformungseinheiten in Form von Lichtmodulen 607 (z.B. Abblendlichtmodul oder Fernlichtmodul) die nach an sich bekannter Bauweise in einem Gehäuse 602 mit einer Lichtaustrittsöffnung 603 untergebracht sind. Die Lichtaustrittsöffnung 603 ist mit der Streu- bzw. Abdeckscheibe 600 verdeckt.
In jenen Bereichen 604 der Streu- bzw. Abdeckscheibe 600, welche die Lichtfunktion des Kraftfahrzeugscheinwerfers nicht beeinträchtigen, sind diffraktive optische Elemente 605 in Form von Freiformflächen (hier beispielhaft in Form eines Logos dargestellt) angeordnet. Die diffraktiven optischen Elemente 605 können beispielsweise als diffraktive Nanostrukturen wie oben im Detail beschrieben ausgebildet sein. Hierfür können sie, wie ebenfalls oben in der Beschreibung im Detail beschrieben, bei der Herstellung der normalerweise aus Kunststoff gefertigten Streu- bzw. Abdeckscheibe 600 in deren Oberfläche eingeformt oder eingeprägt werden, z.B. mittels Spritzguss oder Imprint.
Im Unterschied zu der in Fig. 5 gezeigten Variante umfasst der Kraftfahrzeugscheinwerfer 601 aus Fig. 6 keine eigenständige Weißlichtquelle zum Bestrahlen der diffraktiven optischen Elemente 605. Vielmehr ist die Weißlichtquelle 606 bei dieser Variante auch gleichzeitig eine Lichtquelle der Beleuchtungsformungseinheit des Kraftfahrzeugscheinwerfers 601 und emittiert das Weißlicht auch in Richtung der diffraktiven optischen Elemente 605 in den Bereichen 604 der Streu- bzw. Abdeckscheibe 600. Das auf die diffraktiven optischen Elemente 605 auftreffende Weißlicht wird unter Ausbildung visuell erkennbarer Effekte, insbesondere in Form von für einen Betrachter sichtbaren Farbeffekten, gebeugt. In Fig. 6 ist die Lichtbeugung durch Pfeile, die sich von den diffraktiven optischen Elementen 605 weg erstrecken, schematisch dargestellt. Durch das Einformen der diffraktiven optischen Elemente 605 die Bereiche 604 der Streu- bzw. Abdeckscheibe erfolgt keine Wesentliche Beeinflussung des Lichtbilds des Kraftfahrzeugscheinwerfers 601. Außerdem sind die durch die Lichtbeugung des Weißlichts an den diffraktiven optischen Elementen 605 an dieser Position entstehenden visuell erkennbaren Effekte für einen außenstehenden Betrachter (z.B. andere Verkehrsteilnehmer) sehr gut sichtbar und von der Lichtverteilung unterscheidbar wahrnehmbar.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugscheinwerfers 701 in Vorderansicht, mit diffraktiven optischen Elementen 705, die auf Projektionslinsen 701 angeordnet sind.
Der Kraftfahrzeugscheinwerfer 701 umfasst im gezeigten Beispiel zwei Beleuchtungsformungseinheiten in Form von Lichtmodulen 707 (z.B. Abblendlichtmodul oder Fernlichtmodul) die nach an sich bekannter Bauweise in einem Gehäuse 702 mit einer Lichtaustrittsöffnung 703 untergebracht sind. Die Lichtaustrittsöffnung 703 ist mit einer Streu- bzw. Abdeckscheibe verdeckt. Die Lichtmodule 707 sind nach an sich bekannter Art aufgebaut und umfassen jeweils eine Projektionslinse 700 sowie eine Lichtquelle 706.
In jenen Bereichen 704 der Projektionslinsen 700, welche die Lichtfunktion des Kraftfahrzeugscheinwerfers 701 nicht beeinträchtigen, sind diffraktive optische Elemente 705 in Form von Freiformflächen (hier beispielhaft in Form eines Logos dargestellt) angeordnet. Die diffraktiven optischen Elemente 705 können beispielsweise als diffraktive Nanostrukturen wie oben im Detail beschrieben ausgebildet sein. Hierfür können sie, wie ebenfalls oben in der Beschreibung im Detail beschrieben, bei der Herstellung der normalerweise aus Kunststoff gefertigten Projektionslinse 700 in deren Oberfläche eingeformt oder eingeprägt werden, z.B. mittels Spritzguss oder Imprint.
Die Lichtquellen 706 der Lichtmodule 707 fungieren bei dieser Variante gleichzeitig als Weißlichtquellen 706 und emittieren das Weißlicht auch in Richtung der diffraktiven optischen Elemente 705 in den Bereichen 704 der Projektionslinsen 700. Das auf die diffraktiven optischen Elemente 705 auftreffende Weißlicht wird unter Ausbildung visuell erkennbarer Effekte, insbesondere in Form von für einen Betrachter sichtbaren Farbeffekten, gebeugt. In Fig. 7 ist die Lichtbeugung durch Pfeile, die sich von den diffraktiven optischen Elementen 705 weg erstrecken, schematisch dargestellt. Durch das Einformen oder Einprägen der diffraktiven optischen Elemente 705 in die Bereiche 704 der Projektionslinsen 700 erfolgt keine Wesentliche Beeinflussung des Lichtbilds des Kraftfahrzeugscheinwerfers 701. Außerdem sind die durch die Lichtbeugung des Weißlichts an den diffraktiven optischen Elementen 705 an dieser Position entstehenden visuell erkennbaren Effekte für einen außenstehenden Betrachter (z.B. andere Verkehrsteilnehmer) sehr gut sichtbar und von der Lichtverteilung unterscheidbar wahrnehmbar.
Fig. 8 zeigt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, nämlich einen Ausschnitt aus einer Kraftfahrzeugvorderfront 400 mit einem Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß der Erfindung, z.B. mit einem Kraftfahrzeugscheinwerfer 301, 501, 601, 701 oder mit einem Kraftfahrzeugscheinwerfer umfassend eine Dickwandoptik 100 oder einen Reflektor 200 wie oben beschrieben. Zusätzlich zu einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer sind weitere Weißlichtquellen 406 sowie diffraktive optische Elemente 405 an der Fahrzeugvorderfront angeordnet. Im gezeigten Beispiel sind Weißlichtquellen 406 sowie diffraktive optische Elemente 405 jeweils am Kühlergrill 404 und in der Fahrzeugmitte 403 positioniert.
Die diffraktiven optischen Elemente 405 liegen in Form von Freiformflächen (hier beispielhaft Streifen und ein Logo) vor und können beispielsweise als diffraktive Nanostrukturen wie oben im Detail beschrieben ausgebildet sein. Hierfür können sie, wie ebenfalls oben in der Beschreibung im Detail beschrieben, bei der Herstellung der Bauteile für die Kraftfahrzeugvorderfront in diese eingeformt oder eingeprägt werden, z.B. mittels Spritzguss oder Imprint. Alternativ können die diffraktiven optischen Elemente 405 aber auch wie oben in der Beschreibung im Detail beschrieben ist und worauf an dieser Stelle verwiesen wird, auf einer flexiblen Trägerschicht, z.B. in Form einer Folie, aufgebracht oder in diese eingeprägt sein oder mit einer Dünnschichtanordnung kombiniert sein. Diese Alternative bietet sich dann an, wenn die mit den diffraktiven optischen Elementen 405 zu bestückenden Bauteile nicht aus Kunststoff gefertigt ist. Die flexiblen folienförmigen Trägerschichten mit den diffraktiven optischen Elementen können anschließend auf den gewünschten Bereichen (z.B. Kühlergrill 404 oder Fahrzeugmitte 403) aufgebracht werden, z.B. durch Kleben.
Die Weißlichtquellen 406 sind eigenständige und von den Lichtquellen des Kraftfahrzeugscheinwerfers unabhängige Lichtquelle. Die Weißlichtquellen 406 emittieren das Weißlicht in Richtung der jeweiligen diffraktiven optischen Elemente 405. Das auf die diffraktiven optischen Elemente 405 auftreffende Weißlicht wird unter Ausbildung visuell erkennbarer Effekte, insbesondere in Form von für einen Betrachter sichtbaren Farbeffekten, gebeugt. In Fig. 8 ist die Lichtbeugung durch Pfeile, die sich von den diffraktiven optischen Elementen 405 weg erstrecken, schematisch dargestellt. Die ausgebildeten visuell erkennbaren Effekte können durch die eigenständig ansteuerbaren Weißlichtquellen 406 auch dann induziert werden, wenn die Lichtmodule des/der Kraftfahrzeugscheinwerfer nicht in Betrieb sind. Durch die Anordnung der diffraktiven optischen Elemente 405 außerhalb der Kraftfahrzeugscheinwerfer an der Fahrzeugvorderfront 400 erfolgt keine Beeinflussung des von den Kraftfahrzeugscheinwerfern erzeugten Lichtbilds. Das Vorsehen von optisch diffraktiven Elementen 405 in Kombination mit einer Weißlichtquelle 406 an einem Außenbereich des Kraftfahrzeugs außerhalb der Kraftfahrzeugscheinwerfer und zusätzlich zu dem (den) erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer(n), kann in der Gesamtheit betrachtet eine besonders ansprechende Designwirkung auf einen Betrachter haben und ein Alleinstellungsmerkmal mit hohem Wiedererkennungswert schaffen; beispielsweise wenn diese visuell erkennbaren Effekte an der Kraftfahrzeugvorderfront 400, z.B. am Kühlergrill 404, sowie in dem(den) Kraftfahrzeugscheinwerfer(n) gleichzeitig induziert werden.
Die in den Fig. 4 - 8 beschriebenen Weißlichtquellen können eine LED, eine LED verbunden mit einem Lichtleiter oder eine Laserlichtquelle sein. Bei anderen Varianten können die in den Fig. 4 - 8 beschriebenen Weißlichtquellen aus mehreren LEDs oder Laserlichtquellen zusammengesetzt sein, die verschiedene Farben zur Erzeugung von Weißlicht durch additive Farbmischung aufweisen. Bei wiederum anderen Varianten können die in den Fig. 4 - 8 beschriebenen Weißlichtquellen aus einer oder mehreren Laserlichtquellen zusammengesetzt sein, wobei die einen oder mehreren Laserlichtquellen nicht sichtbares Licht (z.B. UV-Licht) oder blaues Licht emittieren, und wobei im Strahlengang zur Erzeugung von Weißlicht ein Konversionselement angeordnet ist, welches zumindest einen Teil des nicht sichtbaren Lichts oder des blauen Lichts in Weißlicht konvertiert. Auch die in Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 gezeigten Weißlichtquellen 106 (LED in Verbindung mit einem Lichtleiter) bzw. 206 (LED) können durch die genannten anderen Weißlichtquellen ersetzt werden.
Die Erfindung kann in beliebiger dem Fachmann bekannter Weise abgeändert werden und ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Auch können einzelne Aspekte der Erfindung aufgegriffen und weitgehend miteinander kombiniert werden. Wesentlich sind die der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken, welche in Anbetracht dieser Lehre durch einen Fachmann in mannigfaltiger Weise ausgeführt werden können und trotzdem als solche aufrechterhalten bleiben.

BEZUGSZEICHENLISTE

100: Dickwandoptik
101: Lichteintrittsfläche der Dickwandoptik
102: Lichtaustrittsfläche der Dickwandoptik
103: Mantelfläche der Dickwandoptik
104: Seitlicher Bereich der Mantelfläche
105: Diffraktive optische Elemente
106: Weißlichtquelle in Form einer LED in Verbindung mit einem Lichtleiter
107: Abstrahlrichtung des Lichts
200: Reflektor
203: Reflektoroberfläche
204: Bereich der Reflektoroberfläche mit diffraktiven optischen Elementen
205: Diffraktive optische Elemente
206: Weißlichtquelle in Form einer LED
207: Abstrahlrichtung des Lichts
300: Designblende
301: Kraftfahrzeugscheinwerfer
303: Designblendenoberfläche
304: Bereich der Designblendenoberfläche mit diffraktiven optischen Elementen
305: Diffraktive optische Elemente
306: Weißlichtquelle
307: Lichtmodul
400: Kraftfahrzeugvorderfront
403: Fahrzeugmitte
404: Kühlergrill
405: Diffraktive optische Elemente
406: Weißlichtquelle
500: Streuscheibe/Abdeckscheibe
501: Kraftfahrzeugscheinwerfer
502: Gehäuse des Kraftfahrzeugscheinwerfers
503: Lichtaustrittsöffnung
504: Bereich der Streuscheibe/Abdeckscheibe mit diffraktiven optischen Elementen
505: Diffraktive optische Elemente
506: Weißlichtquelle
507: Lichtmodul
600: Streuscheibe/Abdeckscheibe
601: Kraftfahrzeugscheinwerfer
602: Gehäuse des Kraftfahrzeugscheinwerfers
603: Lichtaustrittsöffnung
604: Bereich der Streuscheibe/Abdeckscheibe mit diffraktiven optischen Elementen
605: Diffraktive optische Elemente
606: Weißlichtquelle bzw. Lichtquelle des Lichtmoduls
607: Lichtmodul
700: Projektionslinse des Lichtmoduls
701: Kraftfahrzeugscheinwerfer
702: Gehäuse des Kraftfahrzeugscheinwerfers
703: Lichtaustrittsöffnung
704: Bereich der Projektionslinse mit diffraktiven optischen Elementen
705: Diffraktive optische Elemente
706: Weißlichtquelle bzw. Lichtquelle des Lichtmoduls
707: Lichtmodul

Claims

Kraftfahrzeugscheinwerfer (301, 501, 601, 701) mit zumindest einer Beleuchtungsformungseinheit (307, 507, 607, 707) zur Erzeugung von zumindest einer Lichtverteilung und zumindest einem Bauteil (100, 200, 300, 500, 600, 700), der diffraktive optische Elemente (105, 205, 305, 505, 605, 705) umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kraftfahrzeugscheinwerfer (301, 501, 601, 701) zumindest eine Weißlichtquelle (106, 206, 306, 506, 606, 706) umfasst, die dazu eingerichtet ist, Weißlicht in Richtung der diffraktiven optischen Elemente (105, 205, 305, 505, 605, 705) zu emittieren, die diffraktiven optischen Elemente (105, 205, 305, 505, 605, 705) dazu eingerichtet sind, das von der zumindest einen Weißlichtquelle (106, 206, 306, 506, 606, 706) emittierte Weißlicht unter Ausbildung von an dem zumindest einen Bauteil (100, 200, 300, 500, 600, 700) visuell erkennbaren Effekten zu beugen, und die diffraktiven optischen Elemente (105, 205, 305, 505, 605, 705) in einem oder mehreren für die Lichtfunktion des Kraftfahrzeugscheinwerfers (301, 501, 601, 701) nicht relevanten Bereich(en) (104, 204, 304, 504, 604, 704) ausgebildet sind, wobei der Bereich bzw. die Bereiche des zumindest einen Bauteils (100, 200, 300, 500, 600, 700), an dem die visuell erkennbaren Effekte ausgebildet werden, für einen außenstehenden Betrachter sichtbar sind.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Bauteil (100, 200, 300, 500, 600, 700), der die diffraktiven optischen Elemente umfasst, ein Kunststoffbauteil ist, welcher gegebenenfalls zumindest bereichsweise mit einer reflexionserhöhenden Beschichtung versehen ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die diffraktiven optischen Elemente (105, 205, 305, 505, 605, 705) in Form von diffraktiven Nanostrukturen vorliegen, die in Bereichen der Oberfläche des Kunststoffbauteils eingeformt oder eingeprägt sind, wobei der Kunststoffbauteil gegebenenfalls zumindest bereichsweise mit einer reflexionserhöhenden Beschichtung versehen ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die diffraktiven optischen Elemente (305) auf einer flexiblen Trägerschicht aufgebracht oder in diese eingeprägt sind oder mit einer Dünnschichtanordnung kombiniert sind, wobei die flexible Trägerschicht bzw. die Dünnschichtanordnung auf dem einen oder den mehreren für die Lichtfunktion des Kraftfahrzeugscheinwerfers (301) nicht relevanten Bereich(en) (304) des zumindest einen Bauteils (300) aufgebracht wird
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die diffraktiven optischen Elemente (305) in Form von diffraktiven Nanostrukturen vorliegen, die auf der Oberfläche der flexiblen Trägerschicht eingeprägt sind oder dass sie in der Dünnschichtanordnung eingebettet sind.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Beugung des Weißlichts durch die diffraktiven optischen Elemente (105, 205, 305, 505, 605, 705) ausgebildeten visuell erkennbaren Effekte Farbeffekte sind.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die diffraktiven optischen Elemente (105, 205, 305, 505, 605, 705) wenigstens eine Freiformfläche aufweisen, und die ausgebildeten visuell erkennbaren Effekte für einen Betrachter als die wenigstens eine Freiformfläche erkennbar sind, wobei die Freiformfläche aus der Gruppe bestehend aus einer geometrischen Figur, eines alphanumerischen Zeichens (z.B. Logo) und/oder eines sonstigen gestalterischen Objekts wie z.B. eines Musters ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Bauteil (100, 200, 300, 500, 600, 700), der die diffraktiven optischen Elemente umfasst, ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Lichtleitern, transparenten Streu- oder Abdeckscheiben, Blenden, Abbildungsoptiken wie Linsen, Linsenanordnungen oder Dickwandoptiken, Reflektoren und/oder Abdeckungen mit reflexionserhöhender Beschichtung.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Weißlichtquelle (106, 206, 606, 706) gleichzeitig eine Lichtquelle der Beleuchtungsformungseinheit (607, 707) ist, wobei bei eingeschalteter Lichtverteilung die an dem zumindest einen Bauteil (100, 200, 600, 700) visuell erkennbaren Effekte für einen Betrachter von der Lichtverteilung unterscheidbar wahrnehmbar sind.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Weißlichtquelle (306, 506) eine eigenständige und von der Lichtquelle der Beleuchtungsformungseinheit (307, 507) unabhängige Lichtquelle ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Bauteil (100), der die diffraktiven optischen Elemente (105) umfasst, eine Dickwandoptik mit einer Lichteintrittsfläche (101), einer Lichtaustrittsfläche (102) und einer totalreflektierenden Mantelfläche (103) ist, wobei die diffraktiven optischen Elemente (105) auf der totalreflektierenden Mantelfläche (103) angeordnet und/oder in diese eingebettet sind.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Bauteil (200), der die diffraktiven optischen Elemente (205) umfasst, ein Reflektor eines Fernlichtmoduls bzw. ein Abblendlichtmoduls ist, wobei die diffraktiven optischen Elemente (205) auf lichttechnisch nicht relevanten Bereichen (204) des Reflektors angeordnet sind.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Bauteil (300), der die diffraktiven optischen Elemente (305) umfasst, eine Blende oder eine Designblende ist, wobei die Blende oder Designblende gegebenenfalls zumindest bereichsweise mit einer reflexionserhöhenden Beschichtung versehen ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Weißlichtquelle eine LED, eine LED verbunden mit einem Lichtleiter oder eine Laserlichtquelle ist, oder dass die zumindest eine Weißlichtquelle aus mehreren LEDs oder Laserlichtquellen zusammengesetzt ist, die verschiedene Farben zur Erzeugung von Weißlicht durch additive Farbmischung aufweisen, oder dass die zumindest eine Weißlichtquelle aus einer oder mehreren Laserlichtquellen zusammengesetzt ist, wobei die einen oder mehreren Laserlichtquellen nicht sichtbares Licht (z.B. UV-Licht) oder blaues Licht emittieren, und wobei im Strahlengang zur Erzeugung von Weißlicht ein Konversionselement angeordnet ist, welches zumindest einen Teil des nicht sichtbaren Lichts oder des blauen Lichts in Weißlicht konvertiert.
Kraftfahrzeug umfassend zumindest einen Kraftfahrzeugscheinwerfer (301, 501, 601, 701) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des zumindest einen Kraftfahrzeugscheinwerfers (301, 501, 601, 701) an zumindest einem Außenbereich (400) des Kraftfahrzeugs, vorzugsweise an der Kraftfahrzeugvorderfront (400), zumindest eine Weißlichtquelle (406) und diffraktive optische Elemente (405) angeordnet sind, wobei die zumindest eine Weißlichtquelle (406) dazu eingerichtet ist, Weißlicht in Richtung der diffraktiven optischen Elemente (405) zu emittieren, die diffraktiven optischen Elemente (405) dazu eingerichtet sind, das von der zumindest einen Weißlichtquelle (406) emittierte Weißlicht unter Ausbildung von an dem Außenbereich (400) des Kraftfahrzeugs visuell erkennbaren Effekten zu beugen, und der Außenbereich (400) des Kraftfahrzeugs, an dem die visuell erkennbaren Effekte ausgebildet werden, für einen außenstehenden Betrachter sichtbar ist.